化工原理课程设计(奶粉喷雾干燥).docx

化工原理课程设计说明书设计题目奶粉喷雾干燥专业班级姓名指导老师XXXXXX大学20XX年X月X日化工原理课程设计任务书专业tXXX班级：XXX姓名：XXX一、设计题目：奶粉喷雾干燥二、设计条件：1、生产任务:年产全脂奶粉750岫（学号：I-6）：800吨（学号：712）：850吨（学号：I3-18）；900吨（学号：1924）：950吨（学号：25-30）：100o吨（学号：31-36）以年工作日310天（学号尾号为单数）；330天（学号尾数为双号），日工作二班，班实际喷雾时间6小时计。产品质量符合国家“全脂奶粉质量标准”。2、进料状态:浓缩奶总固形物含量46%（学号5,6,12,I7,18,23,24,29,30,35,36）48%（学号：3.4.9.10.15,16,21,22,27,28.33.34）50%（学号：1.2.8.7.13.14.19.20.25.26.31,32）温度55C、密度112OkgAn表面张力0.049N11拈度15cp.成品奶粉含水量*2.5%（一级品）、密度600kgm比热2.1.kjkg.K43,簇新空气状态：1.”=20C、九1=50%（学号1-12）；t<1=23t'3=55%（学号1324）；t0=25T、巾60%（学号2536）大气压760nnUg4、热源：饱和水蒸气。三、设计项目：a）工艺流程的确定b）喷雾干爆装置的计兑C）协助设备的选型及计算d）绘制工艺流程图e）编制设计说明书四、设计时间和设计要求时间：1.5周要求：依据设计任务，确定方案合理，论证清晰，计算正幽，简述简明，图纸整齐无误，书写整齐清洁。书目一、工艺流程确定及论证4JIj卜1.2喷雾干燥流程图5二、喷雾干燥的计算52.1 物料及福量衡算5'I*G用yjf§21.2而制衡算”82.1.3热量衡算92.2离心式算化器的计第IO2.2 /雾滴直径小的计算IO222液滴离开转盘的初速度I1.2.2.3 雾滴水平飞行距离122.2.4 离心喷雾器所需功率132.3 啧雾干燥塔主要尺寸的计算132.3.3 塔径D132.3.4 塔高H14三、协助设备的选型计算143.1 空气过滤选型器的计算143.2 力12/0Jjj2&J十53.3 粉尘回&装置的选型计算（喷）183.4 风机的选型计匏193.5 高压泵203.6 其他协助设备选用2（）四、设计结果的汇总201.1 主要工艺参数201.2 干燥装置及主要协助设计一览表21五、带限制点的工艺流程图22六、设计说明22七、对干燥设计过程中某些问题的探讨23八、 结束语24九、 参考文献24一、工艺流程确定及论证本工艺采纳并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥。1.1 版奶粉喷雾干燥的原理是招浓缩乳借用机械力气，即压力或离心的方法，通过喷笏器将乳分散为雾状的乳滴（直径为IO1.5um）,大大增加了其表面枳，同时送入热风的状况下雾滴和热风接触，浓乳中的水分便在OO1.-OO4s的瞬间内蒸发完毕，雾滴被干燥成球形颗粒落入干燎室的底部，水蒸气被热风带走，从干燥空排风口排出，而且微粒表面的温度为干燥介质的湿球温度（5060C）,若连续出科，整个干燥过程仅需1030s,故特殊适用于热敏性物料的干燥，蛋白质的变性很少，乳清蛋白依旧保持良好的溶解性，酶的活性也没仃丢失。具有较高的溶解度及冲调性，保持其原有的养分成分及色、香、味.喷雾干燥的特点是：.干燥速度特别快速。,干燥过程中的液滴温度不高，产品质量较好。.产品具有良好的分散性、流淌性和溶解性。.生产过程简化,操作限制便利。.防止发生公害，改善生产环境.相宜于连续化生产.简洁变更操作条件，限制或调整产品的质量指标.可以满意对产品的各种要求。适用于热敏性和非热敏性的干燥但是其缺点是：.设备比较困难，一次投资大。.投资费用比较高。.设备的热效率不高，热消耗大，热效率约为30%40%.对生产卫生要求高的产品，设备的清扫工作量大.牛乳的化学成分中的矿物质种类特别丰富，除了我们所熟知的钙以外，磷、铁、锌、铜、镭、钥的含量都很多。最难得的是，牛乳是人体钙的母佳来源，而且钙磷比例特别适当,利于钙的汲取。其主要成分由水、厢肪、碑脂、蛋白质、乳糖、无机盐等组成.可以看出牛乳的主要成分中含有脂肪等易氧化和热敏性的成分，这对于干燥来说是须要较高的要求，而通过上述喷雾干燥优缺点的对比我们发觉喷雾干燥法适合于热敏性、易班化物料的干燥。综上所述，该工艺适合采纳喷雾干燥技术制备乳粉。1.1.1 喷雾干燥依据喷雾和流体流淌方向分为并潦型、逆潦型和混合型。本工艺采纳并流型喷雾干燥。（I）逆流型操作特点是热利用率较高，但只适用于非热敏性物料的干燥，而且若空塔速度超过限度将引起颗粒的严峻夹带，给回收系统增加负荷。（2）混合型操作特点是气流与产品较充分接触，脱水效率高,但产品有时与湿的热空气流接触，故干燥不匀称，内壁局部枯粉严峻。（3）井流量操作特点是：.被燥物料允许在低温卜进行干燥，.由于热风进入干燥室马上与喷雾液滴接触，室内温度急降，不会使干燥物料受热过度，因此，相宜于热敏性物料的干燥.塔壁粘粉较少.由丁在干燥空内细粒干燥时间短、粗粒干燥时间长，产品具有比较匀称干燥的特点，适合于液滴窗度分散均一的喷雾场合。综上所述，本工艺适合果纳并流型喷雾干燥。1.1.2 喷雾干燥依据雾化方法分为压力式、离心式和气流式喷雾干燥,.本工艺采纳并离心式喷雾干燥。（1）压力式喷雾燥的操作特点是结构简洁，制造成本低：修理简洁，拆装便利：与气流式喷喷相比，大大节约雾化用动力，但在生产过程中流星调整实力差：不适应处理纤维状或含大颗粒料液和高粘度利液或有固液相界面悬浮液：压力式喷雾干燥的体枳蒸发强度较低，（2）气流式喷雾干燥的操作特点是结构简洁，加工便利、操作弹性大、易于调整，但用于雾化的压缩空气的动力消耗较大，约为压力式和离心式骡化器的58倍。（3）离心式喷雾干燥的操作特点是：.塔内只安装一个雾化淞便可完成生产任务。.在肯定范困内，可以调整雾滴尺寸。.生产实力调整范围大。.在调整处理量时，不须要变更雾化得工作状态。.与压力式喷雾干燥相比，可.以适应叫高粘度的料液.综上所述，本工艺采纳并离心式喷雾干燥.虽然离心式喷雾干燥的不足之处有，喷雾机构造困难，修理麻烦，钢材要求高质：高速旋转的传动部分要注河滑油，常漏油污染奶粉：乳粉颗粒中空气多，容重小，保存贮臧性差：无均质作用，只可适于立式烘箱。但是这些缺点并不影响它的广泛运用。总的来看，离心喷雾干燥还是经济的，特殊是大规模生产时，其经济性极为突出。当蒸发同样水分时，此法要比其他干燥方法来得经济。在喷雾干燥设备中，每蒸发一公斤水分所需的热量消耗约为8501400千卡。因此最终确定本生产工艺选用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥.1.2喂雾干燥流程图Sh喂雾干燥源程图二、啧算干燥装置的计算:2.1 物料及热量衡算2.1.1 空气状态参数的确定G1tM1=55,C空气加热器冷凝水干燥塔奶粉5tM2=70C图2物料、2.1.1.1彼新空气状态参数由设计任务书给定条件：S=2r,o=50%杳得2(R'饱和水蒸汽压Pso=17.54mmHg(2338.59Pa)湿度Ho=O.622oP(P-oP)=0.622*0.5*17.54(76(M).5*17.54)=0.726kg水永g绝干气热的Io=(1.01+1.88Ho)to+2490Ho=(1.oI+1.88*0.00726产20+2490*0.00726=38.554kJkg绝干气湿比容no=(1.29+H1.8)*22.4*(273+to)1.273=(1.29+0.00726d8)*22.4*(273+20)/273=O.8387m'(湿空气)kg绝干气2.1.1.2加热后空气的状态参数:(2,P467.7,P229-P233)全脂乳粉的加工工艺流程中，喷雾干燥的操作要点为先将过滤的空气由鼓风机吸进，通过空气加热器加热至130-160C后，送入喷雾干燥室.如用电热或燃油炉加热，可使干燥介质的温度提高至2001.C以上。虽然提高热空气温度可以提高热效率，强化干燥过程，削减干燥塔所得容积,但是考虑到温度过高会影响乳粉的质最，如发生龟裂或焦化，所以干燥介质的温度会受到限制.同时温度过低会使产品水分含量过高而不能达到标准。故加热后的空气温度可确定为150'C湿度H=Ho=O.726Kg水/Kg绝干气热焰I=(1.01+1.88*H)t+2490H.=(1.01+1.88*0.(X)726)*150+249()*0.(X)726=171.628KJKg绝干气湿比容Vhi=(1/29+H1.8)*22.4*(273+1)273=(1/29+0.00726/18)*22.4*(273+150)/273=1.21InA湿空气)kg绝干气2.1.1.3排风状态参数确定:(汇编,P1.-8,7,P305)干燥的乳粉含水分2.5%以内，从塔底流出，热空气经旋风分别器收集所携带的乳粉颗粒，净化后的空气被排风机送入大气中，排放温度为80-90C,相对湿度为10-12%.选定排放温度为80C,但为了防止产品长时间受高温影响而使产品变性，且同时也要防止露水的形成，故奶粉出口温度一般比排气温度低109。就整个干燥器作热量衡算，(1下册,P230)GaCMtMiZW+CtMi+1.o+I(Ii-Io)=GiCmtM2AV+Ih+Q1.式中：CM产品比热，全脂奶粉为2.IkJ/kgC(任务书给定)C1水的比热，4.187kJkg绝干气(M1.浓奶温度，任务书给定55C(任务书给定)IM2奶粉出口温度，取70CQ.每蒸发Ikg水干燥室的热损失，按工业生产阅历取251kJkg水(7,P305:对于保温相宜的干燥室而言：其散失的热址可取60千卡/公斤水，相当于251.04kJkg水，而对于空气加热器的热损失可取40千卡/公斤水，相当于I67.36kjkg水.本工艺保温相宜，故采纳热损失为251kJkg水。)W每小时蒸发水量(见物料衡算)221.77kgG2每小时奶粉产Si(见物料衡算)215.05kgI每蒸发1千克水所需空气量Kg,1=1/(H-H1)将上式整理后可得：CImI-(GjCmIm：/W-G2CMtMiW+Q1.)=(h-I)(H2-H)方程左端表示干燥室补充热量与损失热量之差，用A表示。=4.1.87*55-(215.O5*2.1*7O221.77-215.O5*2.*55221.77+251)=-51.2605KJZKg水=(h-I)(H2-Hi)=(1.01+1.88H2)t2+2490H